C++模板编程之类型萃取惊鸿一瞥

一、从模板函数std::distance（计算迭代器的距离）开始

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <deque>
#include <stack>
#include <set>
#include <map>int main(int argc, char*argv[])
{std::vector<int> vec;for (int i = 0; i < 10; ++i){vec.push_back(i);}///stack、queue、priority_queue无迭代器///vector、deque有operator-的实现，而list、set、map没有auto d = vec.end() - vec.begin();///distance函数对各类型迭代器都支持，计算迭代器之间的距离auto itrDis = std::distance(vec.begin(), vec.end());return 0;
}

1、stack、queue、priority_queue容器无迭代器，即不能使用此函数。
2、vector、deque容器重载了operator-，实现了计算std::distance功能。内存连续型（迭代器可跳跃）容器，距离为迭代器直接相减。

_NODISCARD difference_type operator-(const _Mybase& _Right) const{   // return difference of iteratorsreturn (*(_Mybase *)this - _Right);}

3、list、set、map容器没有实现operator-，内存不连续型（迭代器不可跳跃）容器。

二、distance模板函数实现剖析

//_Distance1的两个重载版本begin
template<class _InIt>_CONSTEXPR17 _Iter_diff_t<_InIt> _Distance1(_InIt _First, _InIt _Last, input_iterator_tag){    // return distance between iterators; input_Iter_diff_t<_InIt> _Off = 0;for (; _First != _Last; ++_First){++_Off;}return (_Off);}template<class _RanIt>_CONSTEXPR17 _Iter_diff_t<_RanIt> _Distance1(_RanIt _First, _RanIt _Last, random_access_iterator_tag){   // return distance between iterators; random-accessreturn (_Last - _First);}
//_Distance1的两个重载版本end//迭代器的类型萃取begin
template<class _Iter>using _Iter_cat_t = typename iterator_traits<_Iter>::iterator_category;
//迭代器的类型萃取end//distance函数begin
template<class _InIt>_NODISCARD _CONSTEXPR17 _Iter_diff_t<_InIt> distance(_InIt _First, _InIt _Last){   // return distance between iteratorsreturn (_Distance1(_First, _Last, _Iter_cat_t<_InIt>()));}
//distance函数end

1、由_Distance1函数实现，并且_Distance1有两个重载版本（VS2017）,其他编译器可能有多个，但并无分别。
2、由第三参数类型input_iterator_tag和random_access_iterator_tag用来重载，也仅仅是用来重载，并未使用类型对象。
3、_Iter_cat_t<_InIt>()则用来萃取(向迭代器提问)其类型，而iterator_category即是答案。

typename T::iterator_category cagy2;     //等同于迭代器的类型萃取

4、迭代器除了可以回答与之容器对应的迭代器类型，还可以回答一下类型。

typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category //迭代器的分类
typedef ptrdiff_t difference_type                       //iterator之间的距离
typedef size_t  size_type                               //分配内存大小
typedef T value_type
typedef T* pointer
typedef &T reference

例如：

typename std::iterator_traits<T>::difference_type diff_type;

5、迭代器的五种类型，按移动性质分类，不是枚举、常量宏等类型，为struct，属性在此等同class，并且有继承关系。

struct input_iterator_tag{   // identifying tag for input iterators};struct output_iterator_tag{ // identifying tag for output iterators};struct forward_iterator_tag: input_iterator_tag{   // identifying tag for forward iterators};struct bidirectional_iterator_tag: forward_iterator_tag{  // identifying tag for bidirectional iterators};struct random_access_iterator_tag: bidirectional_iterator_tag{  // identifying tag for random-access iterators};

6、_Distance1模板函数只实现的两个重载版本（内存是否连续型或者说迭代器是否可跳跃），因为继承关系其他类型向上兼容。VS2017只有该两个版本，其他版本编译器可能有多个版本。

到此完完全全讲清楚了模板函数std::distance怎么实现计算迭代器之间的距离。
如对容器的数据结构，底层实现不清楚的可参考：
C++STL容器总结：https://blog.csdn.net/qq_43148810/article/details/118229552

7.拓展：
std::advance:令迭代器移动给定距离。内部实现和distance原理一致，有兴趣可深入研究。

template<class _InIt,class _Diff> inline
void advance(_InIt& Where,_Diff _Off)
{...}

三、类型萃取，惊鸿一瞥，STL六大组件关系

总结：Container通过Allocator取得数据的储存空间，Algorithm通过Iterator存取Container内容，Functor可以协助Algorithm完全不同的策略变化，Adapter可以修饰或者套接Functor。

1、std::distance（计算迭代器的距离）算法很好的解释了以上“总结”斜线部分。
2、STL称之为标准模板库，C++面对对对象语言，标准库多为模板编程、元编程的手法，而非面对对象的手法。换而言之多为静态多态性，而非虚函数代表的动态多态性。
3、traits（萃取机）并非六大组件，但是在STL中起到至关重要的作用。
4、由此打开元编程（对类型操作，而非对象）的大门

如有错误或不足欢迎评论指出！创作不易，转载请注明出处。如有帮助，记得点赞关注哦(⊙o⊙)
更多内容请关注个人博客：https://blog.csdn.net/qq_43148810